NADPRZEWODNICTWO Fizyka Współczesna Przygotowali: Krystian Gosztyła i Maciej Dworak Wydział: Górnictwa i Geoinżynierii Kierunek: Górnictwo i Geologia studia: Stacjonarne; II stopień; Rok I; Grupa I

Plan prezentacji: 1. Na początek nieco historii. 2. Jak lewitować... i to bez oporu?. 3. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe. 4. Wykorzystanie nadprzewodników.

Wiedza dzięki pomiarom! Experientia mater studiorum est Wiedza dzięki pomiarom! źródło: www.nobelprize.org Heike Kamerlingh-Onnes 1908 r. Skroplenie helu. 1911 r. Nadprzewodnictwo w rtęci. 1913 r. Nagroda Nobla za odkrycie nadprzewodnictwa oraz badania kriogeniczne.

Definicja i odkrycie. Nadprzewodnictwo – spadek oporu elektrycznego do zera poniżej charakterystycznej temperatury zwanej temperaturą krytyczną T. Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, rys. 4, str. 365.

Kiedy występuje nadprzedwodnictwo? Krzywe pokazują wyznaczoną doświadczalnie zależność pola krytycznego Hc(T) od temperatury dla kilku przewodników. Próbki są nadprzewodzące poniżej krzywych, w stanie normalnym zaś powyżej nich. Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, rys. 3, str. 365.

Nadprzewodnictwo w czystych pierwiastkach. Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, tabela 1, str. 366.

Zjawisko Meissnera-Ochsenfelda. Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, rys. 2, str. 367. Źródło: www.home.agh.pl /~stygar Efekt Meissnera-Ochsenfelda dla nadprzewodzącej kuli schładzanej w stałym zewnętrznym polu magnetycznym; w momencie przejścia przez temperaturę krytyczną, linie indukcji magnetycznej B zostają wypchnięte z kuli.

Magnetyczne właściwości stanu nadprzewodnictwa. Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, rys. 4, str. 370. Nadprzewodnik I rodzaju – w polach niższych od pola krytycznego Hc jest idealnym diamagnetykiem (efekt Meissnera). Nadprzewodnikami I rodzaju są niektóre czyste metale np.: Al,Hg,Pb.

Magnetyczne właściwości stanu nadprzewodnictwa. Źródło: www.home.agh.pl /~stygar Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, rys. 4, str. 370. Nadprzewodnik II rodzaju – zaliczane są tu niektóre czyste metale (np.: V,Nb), stopy metali (np.: NbTi, Nb3Sn), czy wysokotemperaturowe nadprzewodniki tlenkowo-miedziowe (np.: YBCO).

Przerwa energetyczna. Źródło: Ch. Kittel „Wstęp do Fizyki…”, rozdz. 12, rys. 9, str. 375. Absorpcja fotonów przez nadprzewodnik wskazuje na obecność przerwy energetycznej . Przerwa ta nie jest, jak w półprzewodnikach i izolatorach, wynikiem oddziaływania elektronów z siecią krystaliczną, ale jest wynikiem oddziaływania porządkującego elektrony w przestrzeni wektora falowego.

Nadprzewodniki wysokotemperaturowe. źródło: www.nobelprize.org Alex Muller i Georg Bednorz 1986 r. Odkrycie zjawiska nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego zachodzącego w temperaturze 35 K dla ceramicznego związku lantanu, baru, miedzi i tlenu (La1.85Ba.15)CuO4. 1987 r. Otrzymanie nagrody Nobla. Rekord należy do: HgBa.2Ca.2Cu.3Ox (T.c=133 K).

Zastosowanie - Elektromagnesy. Źródło: www.home.agh.pl /~stygar Wysokowydajne elektromagnesy można wykorzystać np.: w diagnostyce medycznej (nowe, dokładniejsze tomografy), w akceleratorach przyspieszających cząstki do ogromnych energii, w transporcie („lewitujące” pociągi).

Zastosowanie – Kolej magnetyczna (MAGLEV). Źródło: www.home.agh.pl /~stygar .

Zastosowanie – Kable przesyłowe. Źródło: www.home.agh.pl /~stygar

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ